Силовые линии магнитного поля

Для визуального (графического) представления магнитных полей вводится понятие силовых линий или линий магнитной индукции вектора _{. Силовые линии магнитного поля – это линии, в любой точке которых вектор магнитной индукции направлен по касательной к этой линии.} За направление силовых линий магнитного поля принято направление от N к S. В качестве примера рассмотрим магнитное поле полосового магнита

На следующем рисунке изображены силовые линии магнитного поля Земли

Магнитное поле бесконечно длинного проводника с током

Силовые линии проводника с током представляют собой концентрические окружности. Направление вектора магнитной индукции поля, созданного проводником с током, определяется правилом правого винта (правилом буравчика): если движение острия буравчика с правой резьбой совпадает с направлением тока в проводнике, то направление вектора магнитной индукции совпадает с направлением вращения рукоятки буравчика.

Магнитное поле соленоида

Соленоид – цилиндрическая катушка, состоящая из большого числа витков проволоки.

Линии магнитной индукции поля соленоида

Сила Лоренца

Опытным путём установлено, что магнитном поле действует на электрический заряд , движущийся в магнитном поле. Сила, действующая со стороны магнитного поля (сила Лоренца)перпендикулярная и и для заряда определяется формулой или в скалярном виде: , где – угол между и . В системе «СИ» . Эта формула также позволяет определять индукцию магнитного поля по максимальному значению силы Лоренца как . Направление силы Лоренца определяется правилом левой руки. На рисунке ниже сила F_М (сила, действующая на движущуюся заряженную частицу со стороны магнитного поля) и есть сила Лоренца.

На следующем рисунке показано направление силы Лоренца для положительно заряженной частицы, движущейся со скоростью v перпендикулярно силовым линиям магнитного поля В. Из рисунка видно, что сила Лоренца направлена по радиусу к центру окружности, т.е., она выступает в качестве центростремительной силы и заставляет влетающую в магнитное поле заряженную частицу двигаться по круговой траектории.

Заряд, движущийся вдоль линий магнитного поля, действия магнитного поля не испытывает, поскольку при этом угол = 0 , а .

Подведем итоги:

Итак, движущиеся заряды (следовательно, и токи) изменяют свойства окружающей среды – создают магнитное поле. Наличие магнитного поля можно определить по его действию на движущиеся в нём заряды (или токи).

Таким образом, магнитное поле – материальная среда, создающаяся движущимися электрическими зарядами, посредством которой осуществляется взаимодействие между собой проводников с током, (а также постоянных магнитов). Действие магнитного поля проявляется и в изменении траектории движущихся электрических зарядов. Магнитное поле, в отличие от электрического, не оказывает действия на покоящийся заряд.

Силовой характеристикой магнитного поля служит физическая величина, называемая вектором магнитной индукции . В системе «СИ» единицей измерения является тесла (Тл). Опыт даёт, что для магнитного, как и для электрического, выполняется принцип суперпозиции полей, т.е. сложение полей В_i, создаваемых несколькими движущимися зарядами по правилу сложения векторов

Логично начать изучение магнитного поля с магнитного поля движущегося заряда